專利名稱：具有散熱器的光電組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有散熱器的光電組件，尤其是涉及用于光纖通信系統(tǒng)中的光接收器或傳輸器單元，在其中具有散熱器以散去單元中電元件所產(chǎn)生的熱量。
背景技術(shù)：
所有光電設(shè)備都需要在限定的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。例如，基于激光二極管的纖維光學(xué)傳輸設(shè)備具有能夠在0℃至80℃溫度范圍內(nèi)運(yùn)行的激光二極管。
光電設(shè)備，例如激光二極管或光電二極管，在其中安裝有需要降溫的光電元件例如光接收器或發(fā)射器單元，例如由于元件中所產(chǎn)生的過量的熱或來自鄰近元件的其它電氣設(shè)備所產(chǎn)生的熱。在某些應(yīng)用中，可能不需要小心地控制光電設(shè)備的運(yùn)行溫度，但是必須要保持在最大運(yùn)行溫度之下。無論設(shè)備是否具有有源熱電致冷，可能需要提供至少一些具有散熱器的無源溫度控制。光電設(shè)備的冷卻通常是利用將光學(xué)設(shè)備安裝在熱電制冷器上，從設(shè)備中吸走熱量，例如至元件外表面的散熱片。這種光電元件的傳統(tǒng)例子是用于纖維光學(xué)傳輸鏈路的激光傳輸模塊，無論模塊外部的溫度多高其中的激光器額定在相對低的30°C受控溫度下運(yùn)行，其然后可以在0℃至85℃的特定范圍內(nèi)變化。如果熱電致冷器不能直接安裝在設(shè)備上，可以提供一個緊鄰設(shè)備的內(nèi)部散熱器以將熱從設(shè)備傳送至熱電致冷器。
如果致冷是完全無源的，則緊鄰設(shè)備的內(nèi)部散熱器需要將熱從設(shè)備傳送到設(shè)置有散熱片的設(shè)備的外表面。
在一些類型的光電元件上存在的問題實際上是整個最大允許的電功率消耗的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。尤其是，包括具有5Gbit/s的傳輸率，運(yùn)行于單模和多模光纖，額定最大消耗電功率為1W的收發(fā)器的小型可插撥(SFP)(Small Form-FactorPluggable)收發(fā)器多源協(xié)議(MSA)(Multisource Agreement)。幾個其它的MSA`s，例如XFP，SFF，Gbic，Xenpak，和X2，具有各不相同的額定電功率消耗。這樣的標(biāo)準(zhǔn)需要保持由不同生產(chǎn)商制造的同類元件之間可互換。這些元件的包裝尺寸和構(gòu)造上也存在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，必須確保來自不同生產(chǎn)商的同類元件能兼容地插撥。這樣的物理約束限制了由散熱器或冷卻片提供的無源散熱的數(shù)量。因此最大額定溫度大大小于85℃。
依賴于從其上被吸走的熱的溫度不同，熱電致冷器的功率消耗非線性增加，因此具有最大額定電功率消耗的光電設(shè)備的最大額定外部溫度主要依賴于元件中光電設(shè)備的額定運(yùn)行溫度。近年來，試圖利用設(shè)計為在高溫下運(yùn)行的光電設(shè)備，如激光二極管。已經(jīng)使一些光電元件的最大額定運(yùn)行溫度得以提高，例如，在0℃和70℃之間。
近年來也朝向具有40個或更多波長信道的密集WDM系統(tǒng)發(fā)展。這樣的系統(tǒng)需要每個信道有優(yōu)于±20pm的波長控制，這種情況下就增加了光電元件中所要求的溫度控制精度的負(fù)擔(dān)。這就需要限制光電元件的最大運(yùn)行溫度，其必須在限定的電功率和/或物理尺寸內(nèi)運(yùn)行。
在近年來也有向更高數(shù)據(jù)率發(fā)展的趨勢，如10Gbit/s，這就導(dǎo)致設(shè)備消耗更高的電功率。增加的功率消耗也來源于在有更多特性的設(shè)備中使用集成電路包裝，導(dǎo)致與舊的或慢的光收發(fā)器設(shè)備相比有更高的漏電流和有時更高的電壓。另外，有將包裝類型從共面變?yōu)楣草S包裝以致于節(jié)約包裝成本的趨勢，但是這種包裝類型使包裝內(nèi)的散熱更加困難。
本發(fā)明的一個目的在于提供一種能解決這些問題的具有熱電溫度控制的光電元件。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種光電組件，包括光收發(fā)器單元，散熱器和外殼，其中-光收發(fā)器單元被容納于外殼中；-光收發(fā)器單元具有包含至少一個光電設(shè)備的內(nèi)腔，該光電設(shè)備具有至少一個為所述設(shè)備提供電源的電連接，該電連接是通過光收發(fā)器單元的外表面上的電接頭形成的；-安裝在光收發(fā)器單元上并與光收發(fā)器單元和外殼熱接觸以將光收發(fā)器單元上的多余的熱傳送到外殼的散熱器；-散熱器具有至少一個導(dǎo)電路徑，所述路徑在收發(fā)器的外表面上的所述電接頭到用于給所述光電設(shè)備提供電源的連接端子之間延伸。
這里所用的術(shù)語“光收發(fā)器單元”是指光接收器單元；光發(fā)射器單元；或光發(fā)射器和接收器單元的結(jié)合。
本發(fā)明具有許多優(yōu)點。首先，散熱器有兩個主要的功能，即幫助散去多余的熱量，第二利用貫通或環(huán)繞散熱器的外表面的電連接光收發(fā)器單元可以與光收發(fā)器單元外部的電路電連接以接收或傳輸信號。通過這種方式散熱器容易充滿電接頭附近區(qū)域以致于散熱器最大表面區(qū)域與光收發(fā)器單元和/或周圍的外殼熱接觸并仍然容易實現(xiàn)光收發(fā)器單元的電連接。
散熱器可以僅安裝在光收發(fā)器單元的所述外表面上。
散熱器可以由任意具有好的熱傳導(dǎo)性能的材料形成，例如金屬或陶瓷材料。如果散熱器由導(dǎo)電材料形成，則需要給通過散熱器主體或表面上的導(dǎo)電路徑部分提供絕緣。
光收發(fā)器單元可以具有一端板(header)，在這種情況下端板可以提供用于設(shè)置電接頭的暴露表面。
術(shù)語“熱接觸”包括散熱器一方面與光收發(fā)器單元或另一方面與外殼之間的直接物理接觸，也包括間接接觸，例如通過插入層或粘結(jié)劑，只要熱接觸足夠緊密以致于散熱器可以將多余的熱從光收發(fā)器單元傳送到外殼上。
本發(fā)明可以包括電路基板，光電設(shè)備可以安裝在電路基板的一側(cè)面上。然后能夠在電路基板的相反側(cè)面進(jìn)行電連接。
如果有多個電接頭，優(yōu)選與導(dǎo)電路徑陣列匹配，當(dāng)散熱器安裝到光收發(fā)器單元上時，導(dǎo)電路徑陣列中的每一個與接頭中相應(yīng)的一個連接。
散熱器能夠以多種方式與光收發(fā)器單元可靠地連接，例如，通過焊接一個或多個。
電路基板可以由一個或多個材料層形成，尤其是由陶瓷或金屬層形成。
電路基板也可以由稱為“CD端板(CD header)”結(jié)構(gòu)提供。
電路基板可以是陶瓷基板，在這種情況下電連接或其中每個可以通過基板直接延伸，或可以選擇環(huán)繞基板的側(cè)面例如鍍在基板上。如果基板包括金屬或其它導(dǎo)電層，則電連接或其中每個可以通過周圍的絕緣材制與導(dǎo)電層絕緣。
散熱器端子可以是任意適合于與匹配的電連接、纜或線電接觸的接觸塊，凸型插頭或凹型插座。
本發(fā)明的一個實施例中，光收發(fā)器單元的電接頭和散熱器的導(dǎo)電路徑之間的電連接是通過將散熱器安裝在光收發(fā)器設(shè)備上而形成在接觸面上的。
本發(fā)明可以包括一電路基板，其有一面在光收發(fā)器單元內(nèi)部且相反一面在光收發(fā)器單元外部。則散熱器可以直接安裝在電路基板的相反一面上。
散熱器可以僅安裝在電路基板上以使散熱器能最大限度地將多余的熱從光收發(fā)器單元傳送到外殼。
當(dāng)散熱器安裝在光收發(fā)器單元上時，可以隱藏光收發(fā)器單元的電接頭與散熱器的導(dǎo)電路徑之間的電連接。這樣將保護(hù)隱藏的連接不被機(jī)械地和外界損壞。
為了便于實現(xiàn)連接，該連接可以在組裝具有部分外殼的光收發(fā)器單元之后進(jìn)行，連接端子優(yōu)選與散熱器、光收發(fā)器單元和外殼之間的接觸點分開，也可以設(shè)置于散熱器的暴露表面。完成連接之后，可以完成外殼的組裝，例如可以在形成的電連接上粘貼一覆蓋板。
在本發(fā)明的一個實施例中，導(dǎo)電路徑至少部分地沿散熱器的一個或多個外表面的延伸。在本發(fā)明的另一個實施例中，導(dǎo)電路徑通過散熱器主體延伸。在本發(fā)明的又一個實施例中，導(dǎo)電路徑既通過散熱器主體也至少部分地沿一個或多個外表面延伸。通過這種方式，與光電設(shè)備電連接。
散熱器可以與外殼直接接觸，但是也可以選擇與外殼間接接觸，例如與一個或多個與外殼接觸并具有好的熱傳導(dǎo)性能的插入元件接觸。
同樣根據(jù)本發(fā)明，提供一種形成光電組件的方法，該光電組件包括光收發(fā)單元，散熱器和外殼，包括以下步驟-將至少一個光電設(shè)備設(shè)置于光收發(fā)器單元中；-提供至少一個從所述設(shè)備至光收發(fā)器單元的暴露表面上的相應(yīng)電接頭的電連接；-提供具有至少一個導(dǎo)電路徑的散熱器；-將散熱器安裝到光收發(fā)器單元上以使電接頭或其中的每一個與相應(yīng)的導(dǎo)電路徑電連接；-在外殼內(nèi)設(shè)置光收發(fā)器單元以使光收發(fā)器單元內(nèi)由于消耗電能所產(chǎn)生的多余熱量通過散熱器從光收發(fā)器單元傳送到外殼；以及-通過導(dǎo)電路徑的方式實現(xiàn)光電設(shè)備或其中每一個與相應(yīng)電接頭的至少一個電連接。
該方法可進(jìn)一步包括以下步驟-在散熱器暴露表面上提供具有相應(yīng)電端頭或其中每一個的導(dǎo)電路徑；以及-以相應(yīng)電端頭的方式實現(xiàn)至光電設(shè)備或其中每一個的所述至少一個電連接。


本發(fā)明將通過實施例參照附圖作進(jìn)一步的描述圖1為具有在一端帶有方形端板的常規(guī)圓柱體的現(xiàn)有技術(shù)的光收發(fā)器單元的透視圖，其中通過方形端板形成至單元中光電和電元件的電連接；圖2為圖1中的端板的內(nèi)表面的透視圖，示出了光電探測器和相關(guān)電路；圖3為根據(jù)本發(fā)明用于光電組件的具有電接頭線性陣列的端板的光收發(fā)器單元的透視圖；圖4為圖3的端板的放大圖；圖5為圖3的光收發(fā)器單元以及根據(jù)本發(fā)明在散熱連接器連接到端板之前，用于光電組件的集成散熱連接器的透視圖。
圖6為已經(jīng)連接在一起的光收發(fā)器單元和圖5所示的集成散熱器的透視圖；圖7為帶有收發(fā)器單元和散熱器之間界面的放大圖的連接在一起的收發(fā)器單元和散熱器的示圖；圖8為根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)組件的部分示圖，其中示出了限制在外殼底部的圖3的光收發(fā)器單元，以及與端板分開的電路板；圖9為與圖8相似的示圖，也包括與光收發(fā)器單元連接并定位為與電路板電連接的圖3所示的集成散熱連接器；圖10為圖9的透視圖，示出了在散熱器與光收發(fā)器單元和電路板連接之前是如何調(diào)整光收發(fā)器單元與集成散熱連接器之間的定位的；圖11為外殼的上部連接到外殼的下部以后圖9所示的整個光學(xué)組件的側(cè)視圖，其中示出了集成散熱連接器是如何與外殼熱接觸以使多余的熱從光收發(fā)器單元導(dǎo)向外殼的；圖12為具有貫通散熱器主體的線性陣列導(dǎo)線的集成散熱連接器的第一實施例的透視圖；圖13為圖12所示的導(dǎo)線的更詳細(xì)的示圖，尤其是示出了如何在以連接插腳為基礎(chǔ)的導(dǎo)線周圍絕緣以便與散熱器的主體絕緣。
圖14為具有通過散熱器的主體的分散陣列導(dǎo)線的集成散熱連接器的第二圖16至18示出了形成圖12所示的集成散熱連接器的一種方法；圖19至20示出了形成圖12所示的集成散熱連接器的第二種方法；圖21至22示出了利用基于導(dǎo)電帶的柔性印刷電路形成集成散熱連接器的第三種方法；圖23至24示出了利用陶瓷塊外表面的電鍍導(dǎo)電軌線形成集成散熱連接器的第四種方法；圖25至26為具有非立方形式的集成散熱連接器的示圖；圖27至28所示為將圖12所示的集成散熱連接器粘接到端板的一種方法。
具體實施例圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)的具有常規(guī)圓柱體2的光收發(fā)器單元1。在這個實施例中，收發(fā)器單元1是光接收單元，但同樣也可以是光發(fā)射單元。纖維光學(xué)連接器(未示出)可以插入單元的一個端4。在另一端6，單元1具有方形陶瓷端板8。這樣收發(fā)器單元1可以在包圍著的外殼中與其它元件同軸地包裝。
現(xiàn)在參照圖2，永久安裝在主體2上的端板8具有一平的外表面10，在外表面10上設(shè)置有電接頭12，通過電接頭12給設(shè)置于單元1中平行于內(nèi)表面16上的光電和電元件14提供電源(包括電信號)。如同在這個實施例中一樣，電接頭12可以利用貫通端板8的通路(未示出)，或利用在端板8的表面10、16和周邊18上鍍導(dǎo)電軌線的方法實現(xiàn)電連接。
電連接器20具有多個柔性電線或?qū)Ь€22，每個柔性電線或?qū)Ь€22的一個端被焊接或釬接到相應(yīng)的電接頭12且在另一個端上具有用于連接到印刷電路板(PCB)(未示出)的連接器24。如圖1所示，導(dǎo)線22的設(shè)置遮蓋了端板的背面，使得其與散熱器連接以使圖2所示的端板8背面上的光電和電元件通過端板8散熱非常困難。也應(yīng)注意到這種設(shè)置使得用于端板8附近或其上的電連接的空間變小。而且，因為收發(fā)器單元1應(yīng)該適當(dāng)?shù)厝菁{于作為光電組件的一部分的外殼中，從而就只有很小的空間用于連接線22。使得這里通常僅有圍繞端板8的邊緣18的最小間隙空間，以及如果散熱器以任意方式連接到端板8的暴露表面10，電連接線22因此不得不通過散熱器和圍繞殼體之間的狹窄間隙。
圖3所示為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的用于光電組件的光收發(fā)器單元101。在圖3中，與圖1中相應(yīng)的特征的附圖標(biāo)記增加了100。收發(fā)器單元101與現(xiàn)有技術(shù)的不同在于具有相對于周圍陶瓷端板108的暴露表面110凸起的線性陣列電接頭112。如下面所述，這將便于與具有電接頭匹配陣列的散熱連接器電連接。
如圖4中更詳細(xì)的示圖，每個接頭112被絕緣材料26包圍以使得每個接頭112與端板108絕緣。接頭112可以鍍金和將焊料預(yù)沉積在其上或涂布導(dǎo)電環(huán)氧樹脂。
應(yīng)該注意陶瓷端板108可被替代，同樣可以使用金屬CD端板。
現(xiàn)在參照圖5、6和7，其示出了圖3所示的光收發(fā)器單元101和根據(jù)本發(fā)明用于光電組件的集成散熱連接器30的多方位示圖。散熱連接器30具有常規(guī)的立方體主體32，其具有與端板108的外表面10相同尺寸的前表面34。
多個平行電連接36貫穿端板主體32。在前表面34上每個端接于接頭38的電連接36相對于前表面34齊平與稍微凸起。如圖9中所示，在與前表面34相對的端板主體32的后表面40上每個連接36延伸為用于焊接到印刷電路板(PCB)44上的導(dǎo)線或接線端42。
圖8-10示出了是如何將光收發(fā)器單元101和PCB44首先定位于關(guān)于外殼底部46。然后使集成散熱連接器30的前表面34與光收發(fā)器單元101的暴露表面110接觸直至每個散熱器接頭38與對應(yīng)的覆蓋在收發(fā)器單元的接頭112上的焊料/環(huán)氧樹脂對齊，與此同時將每個散熱器端子42與PCB44上的匹配焊點50接觸。焊點50和端子42具有提供沿z軸的足夠大調(diào)整范圍的尺寸，而散熱器和端板表面30、34的相對尺寸允許沿x軸和y軸調(diào)整。PCB焊點50可以至少沿z軸方向擴(kuò)大以便于散熱連接器30的對準(zhǔn)。接頭112優(yōu)選比現(xiàn)有技術(shù)中的接頭12更大以適合散熱連接器塊的移動以易于對準(zhǔn)，也可以保持接頭112與現(xiàn)有技術(shù)中接頭具有相同的尺寸然后相應(yīng)地增大散熱器接頭38。
散熱連接器30因此可以在x、y和z軸方向上適應(yīng)光收發(fā)器單元101和PCB44之間的任意對準(zhǔn)偏差。通過這種方法，所有的接頭、端子和焊點能夠同時接觸，然后電粘接在一起，例如通過焊接或利用導(dǎo)電環(huán)氧樹脂膠。下面將參照圖27和28進(jìn)行描述，在進(jìn)行電連接之后，可以利用熱導(dǎo)電環(huán)氧樹脂的方法將端板108粘接到集成散熱連接器30。一旦接頭、端子和焊點被對準(zhǔn)則整個散熱器塊將被加熱以熔化焊料?？晒┻x擇的是如果使用環(huán)氧樹脂則元件應(yīng)當(dāng)固定在固定物中然后在爐中固化以將部件鎖定在一起。
圖11所示為如何將外殼上部48與外殼下部46連接以完成光電組件60的橫截面示意圖。組件60因此包括光收發(fā)器單元101，集成散熱連接器30，PCB44，和外殼下部和上部46、48。如圖所示，外殼下部46經(jīng)過中間部52與外殼上部48熱接觸，其也能通過熱環(huán)氧樹脂粘接的方式粘接到散熱器30和外殼上部48。陶瓷端板108中從光電元件產(chǎn)生的熱將通過端板以及通過端板的曝露表面110上的環(huán)氧樹脂傳到集成散熱連接器30。因此，這樣的設(shè)置形成了一條用于從光收發(fā)器單元101內(nèi)的光電元件通過集成散熱連接器30將熱散發(fā)到光收發(fā)器外殼46、48的傳熱路徑54。
可供選擇的是，除了中間部52，以及例如環(huán)氧樹脂或適合的熱傳導(dǎo)材料，可被用于熱傳導(dǎo)路徑54將熱從散熱器30傳送到組件外殼46、48。
一旦熱擴(kuò)散到組件外殼46、48，則將通過輻射和/或?qū)α鞯姆绞絺鞯酵饨纾缃柚谏崞?8，從而使光收發(fā)器單元101內(nèi)光電元件保持低溫。
圖12和13更詳細(xì)地示出了集成散熱連接器30。電導(dǎo)體36可以被蝕刻，或機(jī)械加工，或沖壓形成導(dǎo)線。應(yīng)注意盡管所示為矩形，但是可以為任意形狀，如環(huán)形，三角形等。
散熱器主體32可以由高熱導(dǎo)性材料例如鋁、銅或氮化鋁形成。主體32也能結(jié)合熱導(dǎo)管以最大化擴(kuò)散主體32中的熱。
傳導(dǎo)導(dǎo)線上的非傳導(dǎo)涂層62使其與散熱器主體32絕緣。應(yīng)注意一個接地線可能沒有這樣的涂層62以致于其與散熱器主體32電連接。這能夠有助于屏蔽其它導(dǎo)線36的“噪聲”和串?dāng)_。如果散熱器主體32不是由電傳導(dǎo)材料如氮化鋁形成的，且其是絕緣的則不需要絕緣涂層62了。
圖14和15所示為第二實施例的集成散熱連接器130，其中相應(yīng)于上面描述的散熱器30的特征的附圖標(biāo)記增加了100。集成散熱連接器130的不同點在于連接導(dǎo)線136是交錯排列的以致于減小了在端板108上的軌線長度。如前所述，傳導(dǎo)線136上的非傳導(dǎo)涂層162使其與散熱器主體132絕緣。
圖16、17和18示出了是如何制造集成散熱連接器30的。散熱連接器主體32能分為兩個部分32′和32″形成。在使用絕緣涂層62(如果需要)后，在一個部分32′中多個平行通道36被機(jī)械加工于平的表面66中并在其中固定連接導(dǎo)線36。散熱器主體32的另一部分32″被加工為具有匹配平的表面68，在將匹配表面66、68結(jié)合在一起之前，在匹配表面68上應(yīng)用熱導(dǎo)性的環(huán)氧樹脂粘接劑以將兩個部分32′和32″粘接在一起，從而形成完整的集成散熱連接器30。
所述部分優(yōu)選為被模制而不是機(jī)械加工。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)清楚其它的制造方法和材料，能夠被選擇用于形成集成散熱連接器30。
傳導(dǎo)線36上的絕緣涂層62可以是“熱收縮”型的塑料涂層，或者傳導(dǎo)線36可以是浸漬塑料并具有修剪的無涂層端。
圖19和20所示為第三實施例的集成散熱連接器230，其中與前面描述的散熱器30的相應(yīng)的特征其附圖標(biāo)記增加了200。集成散熱連接器230的不同點在于多個孔70被鉆于散熱器主體232中?？晒┻x擇的是，可通過模制在主體232上形成孔70。
如果主體是非電傳導(dǎo)的，則連接導(dǎo)線236具有匹配的圓形截面能與散熱器主體232中的孔70插入配合。如果散熱器主體232是傳導(dǎo)的，則連接導(dǎo)線236可以涂布適當(dāng)?shù)慕^緣材料(未示出)。
圖21和22所示為第四實施例的集成散熱連接器330，其中與上述第二實施例的集成散熱連接器130相應(yīng)的特征其附圖標(biāo)記增加了300。集成散熱連接器330的不同點在于PCB柔性纜336被粘接于形成散熱器主體332的兩部分332′和332″之間。
柔性纜336具有從一個接頭338至另一個接頭342的軌線(未示出)，其都用非傳導(dǎo)涂層包圍以致于不會在散熱器主體332上短路。柔性纜336的端部上暴露的金屬接頭與光收發(fā)器單元101和PCB44電連接。
圖23和24所示為第五實施例的散熱連接器430，其中與上述第二實施例的集成散熱連接器130相應(yīng)的特征其附圖標(biāo)記增加了400。集成散熱連接器430的不同點在于薄金軌線436被印在兩個陶瓷部分432′和432″的一個部分432″上，以形成通過散熱器主體432的電連接。這種設(shè)置使得通過在部分432′和432″的區(qū)域中用平版印刷形成凸緣76，其能夠直接焊接到PCB接頭50。跡線236在散熱器的表面434上與光收發(fā)器單元101的接頭112連接，跡線236以y軸方向平行通過該表面。陶瓷散熱器主體432的側(cè)面434連接到陶瓷端板108上以實現(xiàn)熱連接和電連接。
在沒有在附圖中示出的可供選擇的實施例中，金軌線可以“纏繞”一單獨的陶瓷塊以與光收發(fā)器單元101和PCB44連接。
圖25和26所示為第五實施例的集成散熱連接器530，其中與第一實施例的集成散熱連接器30相應(yīng)的特征其附圖標(biāo)記增加了500。集成散熱連接器530具有與電連接536的方向平行但與PCB端子542形成橫向斷錯的底板80。底板80具有與外殼46、48形成更大熱接觸的大表面區(qū)域。另外也可以通過散熱器主體532中的熱傳導(dǎo)管(未示出)提供熱傳送能力。
散熱連接器塊可以被制成任意適宜的形狀，使之與光收發(fā)器外殼匹配。制作比圖25和26所示更大的散熱器的優(yōu)點在于增大了與模塊外殼接觸的表面區(qū)域的量以及提供更多用于發(fā)熱的熱質(zhì)量塊。這兩者都可以使光電元件降溫。
圖27和28示出了如何利用熱傳導(dǎo)環(huán)氧樹脂82將集成散熱連接器30連接到光收發(fā)器單元101的端板108的。在電接頭38被用環(huán)氧樹脂粘接或焊接到端板108的暴露表面110上的接頭112之前可以將預(yù)制的環(huán)氧樹脂82加入散熱連接器前表面34。只要導(dǎo)線被粘接后(或同時)就可以將預(yù)制的環(huán)氧樹脂82固化。
可供選擇的是，一旦電接頭38被用環(huán)氧樹脂粘接或焊接到端板108的暴露表面110，則將熱傳導(dǎo)環(huán)氧樹脂82注入到散熱器主體32和端板108之間的間隙中以提供穩(wěn)固的連接和用于多余熱量的良好熱路徑45。
本發(fā)明由此提供了一種解決從光收發(fā)器單元散發(fā)多余熱量問題的方便的技術(shù)方案，尤其是當(dāng)這樣的單元被共軸包裝時。集成散熱連接器能使光電組件中的光電元件保持在可以接受的溫度，同時能使光收發(fā)器單元軸向連接到其它的元件，例如印刷電路板(PCB)。其也能以簡單的制作方法構(gòu)建收發(fā)器單元并簡便地連接到PCB，并保持整個組件內(nèi)收發(fā)器單元的正確排列。另外，參照圖10的上述變形例的一個允許傳導(dǎo)線非?？拷怆娫狱c的設(shè)置，以致于光收發(fā)器單元可以使用較短的跡線，提供了進(jìn)一步提高設(shè)備的高頻(RF)特性的可能。
本發(fā)明解決了傳導(dǎo)線需要電連接到陶瓷端板/金屬CD端板的背面的問題，從而給出了任意散熱器降溫的有效的解決方案。傳統(tǒng)的通過釬接或焊接到陶瓷端板/金屬CD端板的背面連接導(dǎo)線在端板上留給與散熱器連接的空間較小。本發(fā)明不需要導(dǎo)線被印刷到端板的一側(cè)面以致于導(dǎo)線可沿陶瓷端板/金屬CD端板的頂部或底部延伸。該方法的一個問題是在圍繞散熱器和在PCB上的限定空間布線是非常困難的，這也使導(dǎo)線非常長，從而降低了接收或發(fā)射數(shù)據(jù)的眼孔圖案(eye pattern)的質(zhì)量。過長的暴露導(dǎo)線也可能導(dǎo)致如天線架設(shè)和接收/發(fā)射時產(chǎn)生的不希望的來自/發(fā)送到周圍元件的噪聲，導(dǎo)致“串?dāng)_”問題從而使光收發(fā)器單元的靈敏度降低以及光收發(fā)器單元的不穩(wěn)定信號或噪聲更加惡化。
本發(fā)明通過將導(dǎo)線和散熱器材料集成于一個模塊上，使得光收發(fā)器單元中的光電和電設(shè)備降溫，以及減小連接到端板連接接頭的導(dǎo)線的長度，顯示出顯著的優(yōu)點。在運(yùn)行中其優(yōu)點是很多的。給光電元件降溫顯著地增強(qiáng)了光電組件的可靠性。低運(yùn)行溫度也顯著提高了光收發(fā)器單元的性能，增大了可用帶寬。本發(fā)明也使收發(fā)器能運(yùn)行于更高溫度的情況或環(huán)境，其滿足光收發(fā)器單元的更高密度的需要。通過收發(fā)器主體和印刷電路板(PCB)之間的容易的對準(zhǔn)容易實現(xiàn)光收發(fā)器單元的組裝，導(dǎo)線可以自由地移動直至集成散熱器被焊接或別的方式粘接到收發(fā)器單元上。這有助于解決因為通常的導(dǎo)線在粘接到PCB之前被固定于端板，以及由于光收發(fā)器單元端口總是固定(如PCB接頭)而使彼此之間難于對準(zhǔn)的問題。由于導(dǎo)線可以自由地移動使它們能精確地對準(zhǔn)然后固定在PCB和光收發(fā)器單元的表面上，這使得光電組件易于制造。通過覆蓋導(dǎo)電散熱器中的導(dǎo)線也可使本發(fā)明的一些變型減少光收發(fā)器單元與周圍集成電路或其它元件之間的“串?dāng)_”，因為導(dǎo)線被容易接地的散熱器有效地遮蔽。
權(quán)利要求
1.一種光電組件(60)，包括一光電收發(fā)器單元(101)，一散熱器(30)和一外殼(46，48)，其中-光收發(fā)器單元(101)被容納于外殼(46，48)中；-光收發(fā)器單元(101)具有包含至少一個光電設(shè)備(14)的內(nèi)腔，該光電設(shè)備(14)具有至少一個為所述設(shè)備(14)提供電源的電連接，該電連接通過光收發(fā)器單元(101)的外表面(110)的電接頭(112)形成；-安裝在光收發(fā)器單元(101)上并與光收發(fā)器單元(101)和外殼(46，48)熱接觸以將光收發(fā)器單元(101)上的多余的熱(54)傳送到外殼(46，48)的散熱器(30)；-散熱器(30)具有至少一個導(dǎo)電路徑(36)，所述導(dǎo)電路徑(36)從收發(fā)器的外表面上的所述電接頭(112)到用于給所述光電設(shè)備(14)提供電源的連接端(42)之間延伸。
2.如權(quán)利要求1所述的光電組件(60)，包括一電路基板(108)，安裝于所述電路基板(108)的一面(8)上的光電設(shè)備(14)，所述電連接(36)形成于所述電路基板(108)的相反一面(110)上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光電組件(60)，其中光收發(fā)器單元(101)的電接頭(112)與散熱器(30)的導(dǎo)電路徑(36)之間的電連接通過將所述散熱器(30)安裝到所述光收發(fā)器單元(101)而形成在分界面上。
4.如前述任意一個權(quán)利要求所述的光電組件(60)，包括一電路基板(108)，所述基板(108)的一面(8)在光收發(fā)器單元(101)的內(nèi)部以及相反一面(110)在光收發(fā)器單元(101)的外部，散熱器(30)被直接安裝于所述電路基板(108)的所述相反一面(110)上。
5.如前述任意一個權(quán)利要求所述的光電組件(60)，其中散熱器(30)在安裝于光收發(fā)器單元(101)時，遮蔽了光收發(fā)器單元(101)的電接頭(112)與散熱器(30)的導(dǎo)電路徑(36)之間的電連接。
6.如前述任意一個權(quán)利要求所述的光電組件(60)，其中連接端頭(42)與散熱器(30)，光收發(fā)器單元(101)和外殼(46，48)之間的連接點分離。
7.如前述任意一個權(quán)利要求所述的光電組件(60)，其中連接端頭(42)在散熱器(30)的暴露表面上。
8.如前述任意一個權(quán)利要求所述的光電組件(60)，其中導(dǎo)電路徑(436)至少部分地沿散熱器(430)的一個或多個外表面(434)延伸。
9.如權(quán)利要求8所述的光電組件(60)，其中導(dǎo)電路徑(36)通過散熱器(30)的主體(32)延伸。
10.如前述任意一個權(quán)利要求所述的光電組件(60)，其中散熱器(30)直接與外殼(46，48)連接。
11.一種形成光電組件(60)的方法，該光電組件(60)包括光收發(fā)器單元(101)，散熱器(30)和外殼(46，48)，包括以下步驟-將至少一個光電設(shè)備(14)設(shè)置于光收發(fā)器單元(101)中；-提供至少一個從所述設(shè)備(14)至光收發(fā)器單元(101)的暴露表面(110)上的相應(yīng)電接頭(112)的電連接；-提供具有至少一個導(dǎo)電路徑(36)的散熱器(30)；-將散熱器(30)安裝到光收發(fā)器單元(101)上以使電接頭(112)或其中的每一個與相應(yīng)的導(dǎo)電路徑(36)電連接；-在外殼(46，48)內(nèi)設(shè)置光收發(fā)器單元(101)以使光收發(fā)器單元(101)內(nèi)由于消耗電能所產(chǎn)生的多余熱量通過散熱器(30)從光收發(fā)器單元(101)傳送到外殼(46，48)；以及-通過導(dǎo)電路徑(36)的方式實現(xiàn)至少一個光電設(shè)備(14)或其中每一個與相應(yīng)電接頭(112)的電連接。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，包括以下步驟-在散熱器(30)暴露表面上提供具有相應(yīng)電端頭(42)或其中每一個的導(dǎo)電路徑(36)；以及-以相應(yīng)電端頭(42)的方式實現(xiàn)至光電設(shè)備(14)或其中每一個的所述至少一個電連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有散熱器的光電組件，尤其是涉及用于光纖通信系統(tǒng)中的光接收器或傳輸器單元，在其中具有散熱器以散去單元中電元件所產(chǎn)生的熱量。光電組件(60)包括一光電收發(fā)器單元(101)，一散熱器(30)和一外殼(46，48)，光收發(fā)器單元(101)被容納于外殼(46，48)中，光收發(fā)器單元(101)具有包含至少一個光電設(shè)備(14)的內(nèi)腔，該光電設(shè)備(14)具有至少一個為所述設(shè)備(14)提供電源的電連接，該電連接通過與光收發(fā)器單元(101)的外表面(110)電接頭(112)形成，安裝在光收發(fā)器單元(101)上并與光收發(fā)器單元(101)和外殼(46，48)熱接觸以將光收發(fā)器單元(101)上的多余的熱(54)傳送到外殼(46，48)的散熱器(30)，散熱器(30)具有至少一個導(dǎo)電路徑(36)，所述導(dǎo)電路徑(36)從收發(fā)器的外表面上的所述電接頭(112)到用于給所述光電設(shè)備(14)提供電源的連接端(42)之間延伸。
文檔編號H04B10/04GK1920606SQ200610141920
公開日2007年2月28日 申請日期2006年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月7日
發(fā)明者D·J·K·米多克羅夫特, M·J·鄧恩 申請人:阿瓦戈科技通用Ip(新加坡)股份有限公司